Das glaube ich nicht
Er ähnelt einer großen, eisigen Gummiente: Die seltsame Form des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko, kurz „Chury“, gibt Astronomen schon länger Rätsel auf. Jetzt liefern Forscher neue Indizien dafür, dass der zweitgeteilte Komet einst aus einer „sanften“ Kollision entstand. Wie ihre Computersimulationen zeigen, können Kometenkerne so zusammenprallen, dass ein Großteil ihres Eises und anderer leicht flüchtiger Stoffe erhalten bleiben. Die Trümmer verbinden sich danach zu neuen Kometen, die ähnlich geschichtet und zweiteilig geformt sein können wie „Chury“.
Als die ESA-Raumsonde „Rosetta“ erste Bilder ihres Ziels, des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko zur Erde schickte, war das Staunen groß. Denn der eisige Kometenkern war nicht einfach rund oder elliptisch geformt, sondern bestand aus zwei Teilen. Ein größerer „Körper“ war über einen dünnen „Hals“ mit einem kleineren „Kopf“ verbunden. Zusammen ähnelte das Ganze verblüffend einer überdimensionierten Gummiente. Spätere Messdaten von „Rosetta“ und ihrer Landesonde „Philae“ enthüllten, dass der Kometenkern im Inneren überraschend porös und von unzähligen Hohlräumen durchsetzt ist. Zudem ist der Komet ähnlich wie eine Zwiebel aus mehreren Schichten aufgebaut.
Kometenkollision im Computer
Wie diese ungewöhnliche Form und Struktur jedoch zustande kamen, blieb zunächst unklar. Eine Möglichkeit wäre, dass Kopf und Körper des Kometen erst bei einer Kollision zusammenfanden. Dieser Zusammenprall zweier Kometenkerne müsste – so glaubte man – sehr sanft abgelaufen sein, damit die poröse Struktur und die Schichten erhalten blieben. Doch solche langsamen Kollisionen galten als typisch nur für die Frühzeit des Sonnensystems. Das aber erklärt nicht, wie der fragile und rissige „Hals“ diese Jahrmilliarden unbeschadet überstanden haben soll, ohne zu brechen. Um diese Frage zu klären, haben Stephen Schwartz von der Universität der Côte d’Azur in Nizza und seine Kollegen nun untersucht, ob auch etwas heftigere Zusammenstöße Kometen wie „Chury“ hervorbringen können. Dafür ließen sie in einer Computersimulation verschieden große Kometenkerne in unterschiedlichen Winkeln mit Geschwindigkeiten von 20 bis 3000 Meter pro Sekunde aufeinanderprallen.
„Wir waren überrascht, dass bei den gewaltigen Kollisionen offenbar nur ein geringer Teil des Materials beträchtlich komprimiert und erhitzt wird“, sagt Co-Autor Martin Jutzi von der Universität Bern. Dadurch überstand ein großer Teil der flüchtigen Komponenten die Kollision, ohne zu verdampfen. „Noch wichtiger aber: Der kleine Anteil des Materials, der stark erhitzt wird, wird mit hoher Geschwindigkeit ausgeschleudert und reakkumuliert daher nicht“, so die Forscher. Diese Trümmer haben daher keinen Anteil mehr an den Objekten, die sich aus den restlichen Trümmerteilen wieder zusammenfinden. Die Simulationen ergaben, dass nach der Kollision viele kleine Fragmente entstehen, die sich dann in den Stunden und Tagen nach der Kollision sanft zu größeren Ansammlungen zusammenfügen. Diese neuen Kometenteile haben ihre geringe Dichte und hohe Porosität trotz Kollision behalten, wie die Forscher berichten.
Späte Geburt
Wenn dann zwei oder mehr dieser größeren Brocken langsam aufeinander zu driften, können zwei- oder mehrteilige Gebilde entstehen – so wie die „Gummiente“ beim Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko. Damit belege die Simulation, dass die typischen Kometenstrukturen selbst katastrophale Kollisionen durchaus überstehen können, sagen Schwartz und seine Kollegen. Das aber bedeutet auch, dass „Chury“ nicht in der Frühzeit des Sonnensystems entstanden sein muss, in der es noch sanfte Kollisionen gab. Er könnte stattdessen auch sehr viel später aus einem heftigen Zusammenprall hervorgegangen sein. Das würde auch erklären, warum sein fragiler „Hals“ nicht schon längst gebrochen ist.
„Unsere Ergebnisse bekräftigen nicht nur, dass der Komet Chury viel jünger sein kann als bisher angenommen, sondern liefern möglicherweise auch eine Erklärung für seine auffälligen Strukturen“, sagt Jutzi. Denn während der Tagen und Wochen, in denen der Komet seine endgültige Form erhalten hat, sammelten sich auf ihm gemäß Simulation weiterhin kleine Teile aus der Umgebung an. Dieses Material wurde beim Auftreffen auf der Oberfläche wahrscheinlich flach gedrückt und bildete so nach und nach verschiedene Schichten. Wenn in diesem auch größere Blöcke auf dem neugebildeten Kometen auftrafen, könnten sie Krater und Hohlräume in die poröse Oberfläche geschlagen haben. Diese erodierten im Laufe der Zeit zu den ausgedehnten Gruben, die heute auf der Oberfläche des Kometen zu erkennen sind. „Unser Szenario kann damit die Mehrheit der geologischen Merkmale des Kometen erklären“, konstatieren die Forscher.
Quelle: Stephen Schwartz (Université Côte d’Azur, Nizza) et al., Nature Astronomy, doi: 10.1038/s41550-018-0395-2
